Study on the Characteristics of Laser-induced Fluorescence from Trace Samarium, Europium and Terbium

미량분석을 위한 Sm, Eu과 Tb의 레이저 여기 형광 특성 분석

The purpose of this study was to develop a rapid and effective method of laser-induced fluorescence analysis for thrace amounts of Sm, Eu and Tb in nuclear fuels. The features of the method are the use of the distinct fluorescence wavelengths and the discriminative lifetimes of the respective elements when excited by a pulsed nitrogen laser. Fluorescence signals of the three elements were isolated by adequate selection of the filters or complexing agents (HFA, TTA) or discriminative delay and gate times in the signal processing circuit. It was found that S $m^{+3}$ and E $u^{+3}$ emitted strong fluorescence in the two complexing agent solutions or HFA and TTA. But in the case or T $b^{+3}$, the fluorescence signal was detected only in HFA solution. With respect to the concentrations of S $m^{+3}$, E $u^{+3}$ and T $b^{+3}$, the fluorescence signal intensities gave superior linearities in the range of 5 ppb-10 ppm for S $m^{+3}$, 0.5 ppb-1 ppm for E $u^{+3}$, and 0.1 ppb-300 ppb for T $b^{+3}$, The detection limits obtained were 5 ppb for S $m^{+3}$, 0.1 ppb for E $u^{+3}$, and 0.01 ppb for T $b^{+3}$, respectively.

본 연구에서는 소형 펄스 질소 레이저를 여기 광원으로 사용하여 Sm, Eu 및 Tb를 각각에서 나오는 독특한 형광 파장과 lifetime 차이를 이용하여 효과적으로 정량 분석할 수 있는 방법을 연구하였다. 적절한 complexing agents(TTA또는 HFA)와 band-pass filter에 의한 형광 파장 선택과 신호 처리 부분에서의 형광 lifetime차이를 고려한 delay time과 gate time의 조절에 의해 형광 신호를 처리함으로써 상호 분리분석이 가능하였다. S $m^{+3}$ 과 E $u^{+3}$ 의 경우 두 complexing agents 용액 모두에서 5ppb-10ppm 및 0.5ppb-2ppm 범위에서 농도에 대한 intensity의 직선성이 우수하였고, T $b^{+3}$ 의 경우는 HFA complexing agent용액에서만 0.1ppb-300ppb 범위에서 직선성이 우수하였다. 검출한계는 S $m^{+3}$ 의 경우 5ppb, E $u^{+3}$ 의 경우 0.1ppb, T $b^{+3}$ 의 경우 0.01ppb의 매우 낮은 값을 나타내었다.